JP4797377B2 - ラミネート装置 - Google Patents
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Description
当該溶剤型ドライラミネート装置によれば、高速で能率よく貼り合わせ加工ができるとともに、接着剤の種類とその塗布量を選定することによって、殆どすべてのフィルムに適用できるため、包装材料に必要な諸性質を持った各種のラミネートフィルムの製造が可能である(例えば、特許文献1)。
図4は、従来のドライラミネーション法を行う溶剤型ラミネート装置20の概略構成を示すものである。
図4に示すように、従来の溶剤型ラミネーション工程の概略は、第1フィルム21をコーティング部25(一般にはグラビアコート方式が採用されている)を通して、第1フィルム21に接着剤24を塗布した後、乾燥ゾーン26に通して接着剤24を乾燥(一般には80〜120℃の熱風吹き付け方式が採用されている)し、次に乾燥工程を経て粘着状態となった第1フィルム21の接着剤面と第2フィルム22とをニップロール(ゴムロール)27a及びニップロール(加熱金属ロール)27bからなる貼り合わせ部DLにてニップして加熱圧着する。この際、ニップロール(加熱金属ロール)27bは60〜80℃に加熱する。しかる後、冷却ロール28によりフィルムの表面温度を20℃程度に冷却(一般には内部水冷方式)してから巻き取る。
なお、巻き取ったラミネートフィルム23は、接着剤24を完全に硬化させるために、この積層フィルムを30℃〜60℃の養生室に入れて1日〜7日間養生(エージング処理)を行う。養生室に入れて硬化反応を完了させ、しかる後、スリッター、製袋等の後加工工程に移行していた。
上記のラミネートされた積層フィルムは、通常、1000m〜4000m巻(半径1m程度)の巻取り状態で取扱われ、4000m巻(半径1m程度)の場合、巻取りの内部が最も温度が上昇しにくく、養生温度に達するまで24時間〜48時間かかってしまうため、接着剤を完全に硬化させるための養生時間が余分に必要であった。
上記の養生時間を短縮する課題を解決するために、貼り合わせ後、巻取り直前に加熱手段により積層フィルムの表面温度、40℃以上あるうちに巻き取ると、加熱より軟化したラミネートフィルムが、フィルムにかかるテンションによって伸長した状態で巻き取られるため、巻き締まりやカールを発生してしまうという問題があった。
また、ラミネートフィルムを巻き取る巻取り軸自体を加熱すると、軸の中心近傍の積層フィルムが、長時間加熱されてしまい、ラミネートフィルム自体が劣化してしまうという問題があった。
上記において、接着剤が、ドライラミネート接着剤の場合、接着剤を塗布する手段と、第1フィルムと第2フィルムとを貼り合わせる手段との間に乾燥手段を設ける必要がある。なお、無溶剤接着剤の場合、乾燥手段は不要である。
また、本発明のラミネート装置は、当該加熱手段の近接位置とのなす角度を90°以上離れた位置に設けることによって、巻き締まりやカールの発生を防止して、加工適性に優れる積層フィルムを製造可能な、ラミネート装置を提供できる。
このため、本発明に係るラミネート装置を使用することにより、飲食品、医薬品、化粧品、洗剤、化学品、雑貨品、その他等の種々の内容物を充填するための包装材料となるラミネートフィルムを好適に製造できる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るラミネート装置を概略構成図10である。図2は、本発明の第2実施形態に係るラミネート装置を概略構成図10である。図3は、本発明の第3実施形態に係るラミネート装置10を概略構成図である。
本発明の第1実施形態に係るラミネート装置10は、フィルム供給装置1、2と、コーティング装置3と、乾燥装置4と、貼り合わせ装置5と、巻取り装置6と、加熱装置7を基本的に備えている。
本発明の第1実施形態に係るラミネート装置10は、巻取り直後に再び積層フィルム(ラミネートフィルム)を加温する加熱装置7を設けていることを特徴とするものであり、当該加熱装置を構成する加温接触ロール7aを巻取りの外周面に対して接触させ、かつ、その接触位置が、巻き取りの中心からみて、巻き付け開始位置6bとのなす角度を90°以上離れた位置に設けることにより、上述した課題を解決しうることを見出し本発明を完成するに到った。
例えば、食品用の包材として利用される場合、外側のフィルムとして、耐熱性及び寸法安定性の良いフィルムを採用し、内側のフィルムとしては、比較的低温にて軟化するヒートシール性フィルムを採用し、必要に応じて、中間層のフィルムにガスバリア性フィルム等を採用できる。
前記のイソシアネート系硬化剤とは、分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、トリデンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等を使用できる。さらにこれらを2量体、3量体としてイソシアネート基を増やしたものであってもよい。
前記の接着剤を構成する主剤は、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリエーテル樹脂のウレタン系化合物等を使用できる。
前記のフィルム供給装置2は、第2のフィルムを巻取りR2から巻き出して、この第2のフィルムを貼り合わせ装置6に連続して送り出す装置である。
コーティング装置3は、接着剤槽3cと、接着剤転写ロール3aと、圧胴3bと、ドクター刃3dと、スムージングロール3fとから構成される。
前記の接着剤槽3cは、希釈剤に溶解した接着剤Gの入った槽である。
前記の接着剤転写ロール3aは、第1フィルムW1に付着する接着剤の塗布量を調節する回転体である。
前記の圧胴3bは、第1フィルムを巻き付けながら接着剤転写ロール3aとの間で加圧して、接着剤転写ロール3aに付着した接着剤Gを第1フィルムW1に付着させる回転体である。
前記のドクター刃3dは、接着剤転写ロール3aの余分な接着剤Gをかきとるものである。
前記のスムージングロール3fは、第1フィルムW1に転写された接着剤のコーティング面を平滑にする回転体であり、その回転方向は、フィルム走行方向と逆回転方向である。
貼り合わせ装置5は、一対のニップロール5a、5bとを備えている。
ニップロール5a,5bは、これらの間で第1のフィルムW1と第2のフィルムW2とを加圧して、第1のフィルムW1の接着剤コーティング面と第2のフィルムW2とを貼り合わせる回転体である。
ニップロール5aは、E1方向に回転するゴムロールであり、ニップロール5bは、E2方向に回転する金属ロールである。
ニップロール5bは、接着剤の温度を調節する図示しない加熱装置を内部に備えている。
ニップロール5a、5bは、第1のフィルムW1と第2のフィルムW2とを貼り合わせた後のラミネートフィルム(積層フィルム)W3を巻取り装置6に送り出す。
冷却ロール5cは、一般には内部を水によって冷却する方式のものを使用する。
前記の冷却ロール5cによって、ラミネートフィルムW3を冷却してからテンションをかけて巻き上げるために使用するものである。このことによって、巻き締まりやカールを防止するために使用するものである。
前記の加熱装置7は、加温接触ロール7aと、温度調節装置7bとローラ着脱装置を備えている。
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係るラミネート装置は、前記の加温接触ロール7aを巻取り状のラミネートフィルムの周面に着脱可能に設けられている。
前記の加温接触ロール7aは、ラミネート条件によって異なるが、加温接触ロールの表面温度30℃〜100℃程度でラミネートフィルムに接触することで、巻取り状のラミネートフィルムの表面温度が、40℃〜60℃程度となる温度設定して、ラミネートフィルムを再加温することができる。
このことによって、フィルム層間の貼り合わせ面において、接着剤Gを急激に硬化させることなく、接着剤Gを構成する樹脂を軟化させ、活性化させて硬化を促進させ、フィルム層間の貼り合わせ面を平滑化させた状態で接合可能であり、後工程である養生工程において、巻取りの内部における養生温度に達するまで時間が短縮され生産効率が向上すると共に、均一な硬化温度で接着剤を硬化することができる。
前記の加温接触ロール7aは、ラミネートフィルムの巻き取りの中心からみて、ラミネートフィルムの巻き付け開始位置6aと、当該加温接触ロールの当接位置6bとのなす角度が、90°以上離れた位置に配置されることが好ましい。
このことによって、巻き締まり、およびカールの発生を防止することができる。これに対して、加温接触ロールを巻上げ直前の位置に設置するか、あるいは巻き付け開始位置6aと加温接触ロールの当接位置6bとのなす角度が、90°未満で設置すると、ラミネートフィルム層のずれが生じやすくなり、その結果、巻き締まりやカールの発生をさせてしまうので好ましくない。
加温接触ロール7aは、その内部にヒータや温水等の流体が通過する管路を備えることによってロールを加熱できる。
加温接触ロール7aは、ラミネートフィルムの巻取りR3と接触して、巻取り回転方向と逆回転しながらラミネートフィルムを加熱する。加温接触ロール7aは、走行するラミネートフィルムW3に接触することによって、巻取り状態のラミネートフィルムの同じ部分を長時間、加熱することがないため、ラミネートフィルム自体が劣化することを防止することができる。
また、加温接触ロール7aは、ラミネートフィルムの回転力に追従して回転することができる。このことによって、走行するラミネートフィルムの回転力に影響を与えない回転力で回転することが可能であり、巻取り状態のラミネートフィルムに過負荷をかけず、ラミネートの皺や損傷の発生を防止できる。
温度調節装置7bは、この加温接触ロール7aの温度を調節する装置である。
温度調節装置7bは、水又は油などの温度を調節したり、電気ヒータの温度を調節して、加温接触ロールの温度を可変する。温度調節装置7bは、加温接触ロールと管路を介して又は電気的に接続されている。
ローラ着脱装置は、この加温接触ロール7aを巻取り状態のラミネートフィルムの周面に当接、離反、または圧着するための装置である。
また、ローラ着脱装置の駆動部は、巻取装置の駆動部と連動しており、巻取り装置の巻取りローラの回転が停止すると、加温接触ローラ7aが離反する。
このことによって、巻取り状態のラミネートフィルムを所定温度以上に加温することなく、皺を発生せず、フィルムに損傷を与えないという利点を有する。
図2に示すように、本発明の第2実施形態に係るラミネート装置は、図1に示す加熱ロール7aを温風装置17に代えた他の実施形態である。
温風装置17は、図2に示すように、電気ヒータ等の熱源17aと送風装置17bと必要に応じてカバー17cを備える。
電気ヒータ等の熱源17aは、送風する空気の温度を上昇させる装置である。
送風装置17bは、走行する巻取り状態のラミネートフィルムに熱源により発生した熱を所定の位置に吹き付けて、この巻き上げ直後のラミネートフィルムを加熱する装置である。
カバー17cは、走行する巻取り状態のラミネートフィルムへ送る温風の熱が逃げるのを効率的に防ぐために使用する装置である。
前記の温風17aは、ラミネート条件によって異なるが、巻取り状のラミネートフィルムの表面温度が、30℃〜50℃程度となるように温風の温度及び位置を設定して、ラミネートフィルムを再加温することができる。
前記の温風17aは、ラミネートフィルムの巻き取りの中心からみて、ラミネートフィルムの巻き付け開始位置6aと、当該温風の吹きつけ位置6cとのなす角度が、90°以上離れた位置に配置されることが好ましい。
このことによって、巻き締まり、およびカールの発生を防止することができる。これに対して、温風17aを巻上げ直前の位置に設置するか、あるいは巻き付け開始位置6aと温風の吹きつけ位置6cとのなす角度が、90°未満で設置すると、ラミネートフィルム層のずれが生じやすなり、その結果、巻き締まりやカールの発生をさせてしまうので好ましくない。
なお、巻取り装置が停止した場合、連動して温風の吹き出しが停止する手段や、温風の吹き出し口を遮断する手段を設けることが必要である。
このことによって、巻取り状態のラミネートフィルムに所定以上の温度で加温されることなく、フィルムに損傷を与えないため好ましい。
本発明の第2実施形態に係るラミネート装置は、第1実施形態の効果に加えて、巻き上げ直後のラミネートフィルムに非接触であり、巻取りの回転力に負荷を与えず、巻取りフィルムの端部近傍まで均一に加熱することができる。
図3に示すように、本発明の第3実施形態に係るラミネート装置は、図1に示す加熱ロール7aを赤外線ヒータ70aに代えた他の実施形態である。
加熱装置70は、図3に示すように、赤外線ヒータ70aと、温度調節装置70bとを備えている。
赤外線ヒータ70aは、走行する巻取り状態のラミネートフィルムに赤外線を放射してこの巻き上げ直後のラミネートフィルムを加熱する装置である。
温度調節装置70bは、この赤外線ヒータ70aの温度を調節する装置である。
温度調節装置70bは、赤外線ヒータ70aと電気的に接続されている。
前記の赤外線ヒータ70aは、ラミネート条件によって異なるが、巻取り状のラミネートフィルムの表面温度が、30℃〜50℃程度となるように赤外線ヒーターの温度および巻取り外周面からの距離を設定して再加温することができる。
前記の赤外線ヒータ70aは、ラミネートフィルムの巻き取りの中心からみて、ラミネートフィルムの巻き付け開始位置6aと、当該赤外線の巻取り照射位置6dとのなす角度が、90°以上離れた位置に配置されることが好ましい。このことによって、巻き締まり、およびカールの発生を防止することができる。
なお、巻取り装置が停止した場合、連動して赤外線の照射を停止する手段や、赤外線の照射面をシャッター等で遮断する手段を設けることが必要である。
このことによって、巻取り状態のラミネートフィルムに所定以上の温度で加温されることなく、フィルムに損傷を与えないため好ましい。
本発明の第3実施形態に係るラミネート装置は、第1実施形態の効果に加えて、巻き上げ直後のラミネートフィルムに非接触であり、巻取りの回転力に負荷を与えず、巻取りフィルムの端部近傍まで均一に加熱することが可能であり、第2実施形態の効果に加えて、送風によるフィルムのばたつきを抑えられる。
また、図1〜図3のラミネート装置は、第1フィルムと第2フィルムとの貼り合わせるラミネート装置の実施形態であったが、本発明の他の実施形態としては、図示しないが、更に第3以上のフィルムを貼り合わせるラミネート装置にも適用できる。
また、図1〜図3のラミネート装置は、第1フィルムの一方の面に接着剤を塗布するラミネートの実施形態であったが、本発明の他の実施形態としては、図示しないが、第2フィルムの片面、あるいは第1フィルムと第2フィルムとの両方のフィルムに接着剤を塗布してもよい。
また、図示しないが、第1実施形態の加温接触ローラと第2実施形態の温風を組み合わせて使用してもよい。
この実施例では、溶剤型ドライラミネート装置として、タンデム型ドライラミネーターを用いて、乾燥装置4の乾燥温度を80℃とし、貼り合わせ装置5のニップロール温度(加熱金属ロール温度)を60℃とし、フィルム送り速度、100m/分、テンションコントロール18のテンションを40kgf/m、テーパー率20%とした。
そして、貼り合わせ後のラミネートフィルムの巻取り装置に、巻取りを再加温するために使用する誘電加熱ロール(加温接触ロール)7aを50℃に設定した上、当該ラミネートフィルムの巻き取りの中心からみて、当該ラミネートフィルムの巻き付け開始位置6aと、当該加温接触ロール7aの当接位置6bとのなす角度が、120°離れた位置に配置した。
そして、接着剤を塗工する1層目のフィルム、即ち第1のフィルムに厚み12μmのボリエチレンテレルタレートフィルムを使用し、これに貼り合わせる第2層目のフィルム、即ち第2のフィルムに厚み7μmのアルミニウム箔を使用し、これに貼り合わせる第3層のフィルム、即ち第3のフィルムに厚み70μmの未延伸ポリプロピレンフィルムを使用した。
また、第1のフィルムと第2のフィルムをラミネートする接着剤は、ドライラミネート用接着剤(主剤:三井武田ケミカル社製「A−310」、硬化剤「三井武田ケミカル社製「A−3」)を使用して貼り合わせを行った。
また、第2のフィルムと第3のフィルムをラミネートする接着剤は、ドライラミネート用接着剤(主剤:三井武田ケミカル社製「A−515」、硬化剤「三井武田ケミカル社製「A−50」)を使用して貼り合わせを行った。
その結果、幅800mm、長さ3000mの巻取り状態の3層のラミネートフィルムが得られた。なお、上記で得られたラミネートフィルムは、養生室の入庫直後に、巻取り温度を測定した結果、巻き芯から700m地点の温度(巻取り内部)が、37℃であった。外周付近の温度(40℃)と温度差が小さく、従来と比べて、入庫直後から均一な温度で硬化できるため、均一な硬化条件でエージング処理することができた。
2日間、40℃にて、養生(エージング処理)を行った結果、エージング後のラミネートフィルムの巻取りに、巻き締まり、およびカールがみられず、後工程であるスリッター,製袋等のフィルム加工適性に優れ、また、従来の加温接触ローラを使用しない場合と比較して、養生時間を2日間、短縮することができ生産効率も向上できた。
その結果、幅800mm、長さ3000mの巻取り状態のラミネートフィルムが得られた。なお、上記で得られたラミネートフィルムは、養生室の入庫直後に、巻取り温度を測定した結果、巻き芯から700m地点の温度が、42℃であり、外周付近の温度(40℃)と温度差が小さく、従来と比べて、入庫直後から均一な温度で硬化できるため、均一な硬化条件でエージング処理することができた。
しかる後、2日間、40℃にて、養生(エージング処理)を行った。その結果、エージング後のラミネートフィルムの巻取りに、巻き締まり、およびカールがみられず、後工程であるスリッター,製袋等のフィルム加工適性に優れ、また、従来の温風を使用しない場合と比較して、養生時間を2日間、短縮することができ生産効率も向上できた。
その結果、幅800mm、長さ3000mの巻取り状態のラミネートフィルムが得られた。なお、上記で得られたラミネートフィルムは、養生室の入庫直後に、巻取り温度を測定した結果、巻き芯から700m地点の温度が、45℃であり、外周付近の温度(40℃)と温度差が小さく、従来と比べて、入庫直後から均一な温度で硬化できるため、均一な硬化条件でエージング処理することができた。
しかる後、2日間、40℃にて、養生(エージング処理)を行った。その結果、エージング後のラミネートフィルムの巻取りに、巻き締まり、およびカールがみられず、後工程であるスリッター,製袋等のフィルム加工適性に優れ、また、従来の赤外線ヒ−タ−を使用しない場合と比較して、養生時間を2日間、短縮することができ生産効率も向上できた。
実施例1において、加熱接触ロールの設定位置を貼り合わせ装置と巻取り装置との間であって、ラミネートフィルムを巻き上げる直前に設置し、加熱接触ロールの接触温度を100℃、抱き角200°にする以外は、実施例1と同様にして、幅800mm、長さ3000mの巻取り状態のラミネートフィルムを得た。なお、上記で得られたラミネートフィルムは、巻き芯から700m地点の温度が、38℃であった。
しかる後、実施例1と同様にして、養生(エージング処理)を2日間行った。
その結果、エージング後のラミネートフィルムの巻取りに、巻き締まり、およびカールがみられ、得られたフィルムの品質が劣る点において、好ましくなかった。
実施例2において、温度70℃の温風の設定位置をラミネートフィルムの巻き取りの中心からみて、ラミネートフィルムの巻き付け開始位置と、当該温風の吹きつけ位置とのなす角度が、30°離れた位置で、巻取りの外周面から2cm離れた距離に配置されること以外は、実施例2と同様にして、幅800mm、長さ3000mの巻取り状態のラミネートフィルムを得た。
なお、上記で得られたラミネートフィルムは、巻き芯から700m地点の温度が、43℃であった。
しかる後、実施例1と同様にして、養生(エージング処理)を2日間行った。
その結果、エージング後のラミネートフィルムの巻取りに、巻き締まりがみられ、得られたフィルムの品質が劣る点において、好ましくなかった。
3 コーティング装置
3a 接着剤転写ロール
3b 圧胴
3c 接着剤槽
3d ドクター刃
3f スムージングロール
4 乾燥装置
5 貼り合わせ装置
5a、27b ニップロール(加熱金属ロール)
5b、27a ニップロール(ゴムロール)
5c 冷却ローラ
6,60 巻取り装置
6a ラミネートフィルムの巻き付け開始位置
6b 加温接触ロールの当接位置
6c 当該温風の吹きつけ位置
6d 赤外線の巻取り照射位置
7,70 加熱装置
7a 加温接触ロール
7b 温度調節装置
17 温風装置
17a 熱源
17b 送風装置
17c カバー
70 加熱装置
70a 赤外線ヒータ
70b 温度調節装置
10 第1実施形態に係るラミネート装置
20 従来の溶剤型ラミネート装置
21、W1 第1フィルム
22、W2 第2フィルム
23、W3 ラミネートフィルム
24、G 接着剤
25 コーティング部
25a グラビアロール
25b ニップロール
25c 接着剤槽
26 乾燥装置
28 冷却ロール
DL 貼り合わせ部
R1、R2、R3 巻取り
Claims (2)
- 少なくとも第1のフィルムと第2のフィルムとを接着剤を介して貼着して積層フィルムを製造するラミネート装置において、
当該第1のフィルムと当該第2のフィルムとを供給する手段と、
当該第1のフィルム、および/または当該第2のフィルムに当該接着剤を塗布する手段と、
当該第1のフィルムと当該第2のフィルムとを貼り合せる手段と、
当該積層フィルムを巻き取る手段と、
当該巻き取り手段の近傍に巻き取られた積層フィルムを加温する加熱手段とを含み、
当該加熱手段が、加温接触ロール、温風、または赤外線のいずれかから構成され、
かつ、当該加熱手段を構成する加熱接触ロール、温風、または赤外線が、
当該積層フィルムが巻き取られた巻き取り装置に配置され、
かつ当該積層フィルムの巻き取りの中心からみて、当該積層フィルムの巻き付け開始位置と、当該加温接触ロールの当接位置、当該温風の吹きつけ位置、または当該赤外線ヒーターの照射位置とのなす角度が、90°以上180°以下離れた位置に配置されることを特徴とするラミネート装置。 - 請求項1記載の加温接触ロールが、走行する当該巻き取りの周面に対して接触可能、回転可能、かつ加温可能に配置されていることを特徴とするラミネート装置。
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